Los ratones de laboratorio ahora usarán realidad virtual en auriculares hechos a medida mientras los científicos buscan lograr avances en la investigación del cerebro humano.
A través de la investigación sobre cómo los cerebros de los ratones registran su entorno, los científicos pueden obtener una mejor comprensión de cómo los cerebros humanos mapean los espacios físicos que los rodean, abriendo la puerta a la comprensión y el tratamiento de los trastornos del movimiento y el equilibrio.
Para obtener buenos datos sobre cómo funciona el cerebro de un ratón, los científicos necesitan simular adecuadamente el mundo real
Y un área de estudio sorprendentemente común en el comportamiento de los ratones es cómo procesan las amenazas desde arriba.
Piense en las águilas o los halcones, aves rapaces que ven en un ratón un bocado perfecto de comida.
Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Northwestern ha desarrollado una forma de hacer que esta experiencia parezca mucho más real para los ratones.
Un nuevo dispositivo puede colocar a los ratones en un entorno simulado de inmersión que ocupa todo su campo de visión, gracias a unos auriculares que colocan una pantalla sobre cada ojo.
Y los científicos detrás de esto dicen que es más simple y más barato que las configuraciones tradicionales, lo que hace que la ciencia sea más accesible.
Los científicos ya tienen formas de sumergir ratones en entornos visuales, pero no cubren todo el campo de visión del ratón, dejando espacios en los bordes donde pueden ver el laboratorio o incluso a los científicos por el rabillo del ojo.
«Durante los últimos 15 años hemos estado utilizando sistemas de realidad virtual para ratones», afirmó el autor principal del estudio, Daniel Dombeck, profesor de neurobiología de la Universidad Northwestern.
«Hasta ahora, los laboratorios han estado utilizando grandes computadoras o pantallas de proyección para rodear a un animal», dijo.
El nuevo dispositivo mejora enormemente las opciones existentes, afirman sus desarrolladores
Por lo general, esto significa colocar ratones frente a una pantalla de 5 paneles.
‘Para los humanos, esto es como mirar la televisión en la sala de estar. Todavía ves tu sofá y tus paredes. Hay señales a tu alrededor que te dicen que no estás dentro de la escena. Ahora piense en ponerse gafas de realidad virtual, como Oculus Rift, que ocupan toda su visión. No ves nada más que la escena proyectada y se proyecta una escena diferente en cada ojo para crear información de profundidad. Eso falta en el caso de los ratones.
En este nuevo, llamado iMRSIV (Miniature Rodent Stereo Illumination VR), cada ojo recibe un vídeo que cubre aproximadamente 180 grados de visión.
El estudio apareció en la revista. Neurona el viernes.
Un ratón puede ver unos 140 grados a su alrededor con cada ojo, y sus dos ojos se superponen 40 grados, lo que le proporciona visión binocular en ese rango.
Entonces, si los científicos quieren brindarles una experiencia realista, no pueden simplemente proyectar 180 grados en cada ojo y dar por terminado el día.
Una vista interior de los auriculares iMRSIV. Cada lente dirige una imagen desde una pequeña pantalla al ojo del ratón.
Las dos imágenes deben compartir esos 40 grados de superposición; de lo contrario, el mouse sabrá que algo anda mal.
Construyeron cada mitad del conjunto con una pequeña pantalla OLED, una lente cóncava hecha a medida y un marco impreso en 3D.
Luego lo probaron.
Los científicos colocaron cada ratón en un dispositivo que mantenía su cabeza anclada en su lugar, mientras sus pies permanecían libres en una cinta de correr: piense en la configuración definitiva para juegos de realidad virtual.
Conectados a este dispositivo, se entrenó a ratones para que corrieran por una pista virtual.
En promedio, alcanzaron «niveles expertos» después de unos seis días de entrenamiento, escribieron los autores del estudio.
Luego los entrenaron para ver un objeto que se avecinaba sobre sus cabezas.
En el entorno inmersivo de la pista simulada, agregaron una parte donde de repente el techo desaparece y hay un espacio abierto arriba.
Como pequeños animales de presa, los ratones encuentran que esta situación les provoca ansiedad.
En comparación con los ratones que veían una pantalla tradicional de 5 paneles, los ratones que llevaban auriculares de realidad virtual se congelaban de forma mucho más fiable, una señal de miedo o ansiedad.
Los animales que miraban una pantalla tradicional sólo veían la sombra del objeto, lo que lo hacía relativamente ineficaz, escribieron.
A continuación, el equipo apuntó un microscopio de dos fotones a las cabezas de los ratones para espiar las neuronas de sus cerebros.
Específicamente, observaron las células de lugar, las neuronas asociadas con la memoria espacial y la navegación en el espacio físico.
Descubrieron que las firmas cerebrales de los ratones que llevaban VR eran similares a las de los ratones que deambulaban libremente, validando la idea de que este sistema puede simular con precisión el espacio físico.
Sus resultados cerebrales fueron exploratorios, ya que el estudio estaba destinado más a delinear el desarrollo del dispositivo y validarlo, en lugar de realizar experimentos específicos.
«En el futuro, nos gustaría analizar situaciones en las que el ratón no sea una presa sino un depredador», afirmó en un comunicado John Issa, becario postdoctoral en el laboratorio de Dombeck y coprimer autor del estudio.
«Podríamos observar la actividad cerebral mientras persigue una mosca, por ejemplo. Esa actividad implica mucha percepción de profundidad y estimación de distancias. Esas son cosas que podemos empezar a capturar».
Sin embargo, la simplicidad de la configuración es una ventaja.
«Los sistemas de realidad virtual tradicionales son bastante complicados», afirmó Dombeck.
‘Son caros y grandes. Requieren un laboratorio grande con mucho espacio. Y, además de eso, si lleva mucho tiempo entrenar un ratón para realizar una tarea, eso limita la cantidad de experimentos que puedes hacer. Todavía estamos trabajando en mejoras, pero nuestras gafas son pequeñas, relativamente baratas y también bastante fáciles de usar. Esto podría hacer que la tecnología de realidad virtual esté más disponible para otros laboratorios.’
